CN110720548A - 一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，将大麦粉碎加水调浆酶解得带渣糖化液，固液分离得大麦蛋白湿渣和稀糖液；将一部分稀糖液经过加热蒸发浓缩后制得浓糖液，剩余稀糖液备用；将浓糖液中加入尿素和磷酸氢二钾，溶解后得营养液；将稀糖液稀释灭菌冷却后，接入酵母菌种子液，通入无菌空气进行培养，培养过程中流加营养液，当发酵液溶氧逐渐升高至60％以上时停止流加营养液和培养即得酵母发酵液，经离心分离得高浓度酵母浆；将高浓度酵母浆与大麦蛋白湿渣混合烘干得高含量酵母蛋白饲料。本发明的高含量酵母蛋白饲料，富含动物必须氨基酸、β～葡聚糖、促生长因子、膳食纤维等养分，具有促生长、易消化和增强动物免疫力等特点。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵技术和饲料领域，具体涉及一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法。
背景技术
中国是人口大国，也是世界第一养猪大国。2017年，中国畜牧业产值达3.6万亿元，生猪出栏6.89亿头，其中母猪存栏4200万头，猪肉产量5967万吨。根据农业部统计数据，2017年全国商业饲料产量达到2.05亿吨。其中，全价饲料1.79亿吨，浓缩饲料2151万吨，预混料690万吨，包括猪料产量8974万吨，禽料产量9000万吨，水产饲料5300万吨，牛羊饲料850万吨，兔貉宠物等饲料350万吨，全国母猪饲料500多万吨。预计到2020年全国配合饲料产量将达到2.2亿吨以上，其中母猪饲料将达到800多万吨以上。而动物性蛋白饲料资源相对匮乏，植物性蛋白中必需氨基酸含量相对较低。随着畜牧业生产的发展，动物对蛋白质的需求量越来越大，而在农业生产的总量是有一定限度的，生长必需的蛋白质饲料需求量越来越大。而酿酒酵母菌体蛋白的营养价值很高，酵母干物质中蛋白质含量可高达50％，动物所需的必须氨基酸含量高，接近动物蛋白，净蛋白利用率也远远高于植物蛋白。此外酿酒酵母菌中还含有丰富的核苷酸、B族维生素、矿物质以及其它生理活性物质。随着微生物工程和发酵工程的发展，酿酒酵母越来越被广泛用于优质蛋白质饲料的生产。
同时随着酵母菌在饲料中的广泛应用，在容积有限的发酵罐空间内实现酵母菌的高密度发酵，是维持酵母制品生产规模和控制成本的关键，因此对酵母各方面的特征尤其是发酵特征的研究显得十分必要。
传统的酵母增值发酵发酵方法通过优化培养条件实现酿酒酵母的高密度发酵，将众多因素及其相互影响整合优化形成一套完整的发酵工艺，这项工艺是一项程序复杂、综合性高的工作。此外，酵母提取生产成本高，生产废水排放量大。因此，有必要根据酿酒酵母的碳源利用的模式，采用原料来源广泛，价格低廉的营养成分，开发适合大规模工业化生产且节能环保的酵母饲料生产工艺。
发明内容
本发明旨在解决上述动物蛋白资源匮乏，酵母生产成本高、废水排放量大的难题，提供一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，包括以下步骤：
①、大麦蛋白湿渣、稀糖液、浓糖液和营养液的制备：
将大麦粉碎、加水调浆、加入液化酶、糖化酶酶解，制得带渣糖化液，带渣糖化液经固液分离制得大麦蛋白湿渣和稀糖液；
将一部分稀糖液经过加热蒸发浓缩后制得浓糖液，剩余稀糖液留作发酵底糖使用；
将浓糖液中加入尿素和磷酸氢二钾，溶解后制得营养液，将营养液高温灭菌后降温备用；
②、高密度酵母发酵液的制备
将稀糖液加水稀释后经高温灭菌冷却后，接入酵母菌种子液，通入足量的无菌空气进行培养，培养过程中流加营养液，当发酵液溶氧逐渐升高至60％以上时停止流加营养液，并停止培养即获得酵母发酵液；
③、高浓度酵母浆的制备
将酵母发酵液，经离心分离，获得高浓度酵母浆和发酵上清液；
④、高含量酵母蛋白饲料的制备：
将高浓度酵母浆与大麦蛋白湿渣混合烘干后，制得高含量酵母蛋白饲料；
或将高浓度酵母浆和大麦蛋白湿渣分别烘干后混合制成高含量酵母蛋白饲料；
或将大麦蛋白湿渣烘干后再与高浓度酵母浆混合干燥后制成高含量酵母蛋白饲料。
进一步地，所述的酵母菌种子液为酿酒酵母CICC32280。
进一步地，步骤①中浓糖液的干物浓度为30～60％；营养液中尿素、磷酸氢二钾与浓糖液的质量比为0.001～0.04：0.001～0.006：1。
优选地，步骤①中浓糖液的干物浓度为40～50％；营养液中尿素、磷酸氢二钾与浓糖液的质量比为0.01～0.04：0.003～0.006：1。
进一步地，步骤①中营养液高温灭菌后降温条件如下：高温80～100℃灭菌15～30min，降温至30～40℃。
进一步地，步骤②中高密度酵母发酵液的具体生产条件如下：
将稀糖液稀释至浓度为0.01～5％；酵母菌种子液的接种质量比为0.2～20％；
营养液的灭菌和降温条件为：高温80～120℃灭菌1～30min，降温至20～40℃；
制备酵母发酵液时：发酵温度：20～40℃；发酵pH：4.0～6.0；有氧发酵搅拌转速20～1000r/min；通气比1:0.5～3v/v；溶解氧浓度为10～100％；发酵周期：12～96h，酵母发酵终点菌数为0.5～1.0×109cfu/ml。
优选地，步骤②中高密度酵母发酵液的具体生产条件如下：
将稀糖液稀释至浓度为0.5～2％；酵母菌种子液的接种质量比为5～10％；
营养液的灭菌和降温条件为：高温80～90℃灭菌20～30min，降温至30～35℃；
制备酵母发酵液时：发酵温度：30～35℃；发酵pH：4.0～5.0；有氧发酵搅拌转速100～150r/min；通气比1:1～2v/v；溶解氧浓度为30～60％；发酵周期：72～80h，酵母发酵终点菌数为0.8～1.0×109cfu/ml。
进一步地，步骤④中高含量酵母蛋白饲料的制备条件如下：
高浓度酵母浆和大麦蛋白湿渣的质量比为100：50～100。
优选地，步骤④中高含量酵母蛋白饲料的制备条件如下：
高浓度酵母浆和大麦蛋白湿渣的质量比为100：65～70。
进一步地，步骤①中一部分稀糖液占稀糖液的质量百分数为95-99％。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明采用廉价的原料，所得的浓糖液与尿素和磷酸氢二钾复配制成营养液，通过流加营养液即可满足酵母生长需要的全部养分，操作简单，成本低。
(2)发酵液通过离心制得的高浓度酵母液可以与产生的大麦渣完全匹配，混合后物料粘度低，易干燥，只需通过低能耗的管束烘干机直接烘干即可制成高含量酵母蛋白饲料，离心出来的清液回收后可以回用于大麦粉调浆，不产生废水，达到节能环保的效果。
(3)制得的高含量酵母蛋白饲料，酵母含量达到55％以上，富含动物必需氨基酸、β～葡聚糖、促生长因子、膳食纤维等养分，具有促生长、易消化和增强动物免疫力等特点。
具体实施方式
实施例1
一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法：
①、大麦蛋白湿渣、稀糖液、浓糖液、营养液的制备：
将100kg大麦粉碎，加200kg水调浆后，加入液化酶、糖化酶酶解，制得300kg带渣糖化液；
将300kg带渣糖化液进行过滤，再用50kg清水洗涤滤渣，共得到滤液258kg，大麦蛋白湿渣92kg；
将253kg稀糖液经过加热蒸发浓缩获得120kg浓糖液，再加入4kg尿素和1kg磷酸氢二钾，完全溶解获得125kg营养液。
②、高密度酵母发酵液的制备
将营养液经85℃灭菌30min，降温至35℃备用；
将5kg稀糖液稀释至70L，经高温85℃灭菌30min后冷却至35℃，接入酵母菌种子液5L，通入足量的无菌空气进行培养；
培养过程中流加营养液，控制发酵条件为发酵温度：34～35℃；发酵pH：4.0～5.0；有氧发酵搅拌转速100～150r/min；通气比1:1～2v/v；溶解氧浓度为30～60％；
当发酵液溶氧逐渐升高至60％以上时停止补料，并停止培养即获得208kg酵母发酵液，检测酵母菌数为1.0×109cfu/ml。
③、高浓度酵母浆的制备
将208kg酵母发酵液离心分离，获得62kg高浓度酵母浆和146kg发酵上清液，发酵上清液回收后用于大麦粉再次调浆使用。
④、高含量酵母蛋白饲料的制备：
将62kg高浓度酵母浆与92kg大麦蛋白湿渣混合烘干后，制得55kg高含量酵母蛋白饲料。
实施例2
一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法：
①、大麦蛋白湿渣、稀糖液、浓糖液、营养液的制备：
将100kg大麦粉碎，加200kg水调浆后，加入液化酶、糖化酶酶解，制得300kg带渣糖化液；
将300kg带渣糖化液进行过滤，再用80kg清水洗涤滤渣，共得到滤液292kg，大麦蛋白湿渣88kg；
将287kg稀糖液经过加热蒸发浓缩获得122kg浓糖液，再加入5kg尿素和1kg磷酸氢二钾，完全溶解获得128kg营养液。
②、高密度酵母发酵液的制备
将营养液经85℃灭菌30min，降温至35℃备用；
将5kg稀糖液稀释至70L，经高温85℃灭菌30min后冷却至35℃，接入酵母菌种子液7L，通入足量的无菌空气进行培养；
培养过程中流加营养液，控制发酵条件为发酵温度：34～35℃；发酵pH：4.0～5.0；有氧发酵搅拌转速100～150r/min；通气比1:1～2v/v；溶解氧浓度为30～60％；
当发酵液溶氧逐渐升高至60％以上时停止补料，并停止培养即获得215kg酵母发酵液，检测酵母菌数为0.99×109cfu/ml。
③、高浓度酵母浆的制备
将215kg酵母发酵液离心分离，获得63kg高浓度酵母浆和152kg发酵上清液，发酵上清液回收后用于大麦粉再次调浆使用。
④、高含量酵母蛋白饲料的制备：
将63kg高浓度酵母浆干燥制得32.3kg干酵母；
将88kg大麦蛋白湿渣干燥后，制得25kg大麦蛋白；
再将32.3kg干酵母粉与25kg大麦蛋白混合即得57.3kg高酵母蛋白饲料。
实施例3
一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法：
①、大麦蛋白湿渣、稀糖液、浓糖液、营养液的制备：
将100kg大麦粉碎，加200kg发酵上清液调浆后，加入液化酶、糖化酶酶解，制得300kg带渣糖化液；
将300kg带渣糖化液进行过滤，再用50kg发酵上清液洗涤滤渣，共得到滤液258kg，大麦蛋白湿渣92kg；
将253kg稀糖液经过加热蒸发浓缩获得120kg浓糖液，再加入4kg尿素和1kg磷酸氢二钾，完全溶解获得125kg营养液。
②、高密度酵母发酵液的制备
将营养液经85℃灭菌30min，降温至35℃备用；
将5kg稀糖液稀释至70L，经高温85℃灭菌30min后冷却至35℃，接入酵母菌种子液5L，通入足量的无菌空气进行培养；
培养过程中流加营养液，控制发酵条件为发酵温度：34～35℃；发酵pH：4.0～5.0；有氧发酵搅拌转速100～150r/min；通气比1:1～2v/v；溶解氧浓度为30～60％；
当发酵液溶氧逐渐升高至60％以上时停止补料，并停止培养即获得208kg酵母发酵液，检测酵母菌数为1.01×109cfu/ml。
③、高浓度酵母浆的制备
将208kg酵母发酵液离心分离，获得62kg高浓度酵母浆和146kg发酵上清液，发酵上清液回收后用于大麦粉再次调浆使用。
④、高含量酵母蛋白饲料的制备：
将62kg高浓度酵母浆与92kg大麦蛋白湿渣混合烘干后，制得55kg高含量酵母蛋白饲料。
实施例4
一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法：
①、大麦蛋白湿渣、稀糖液、浓糖液、营养液的制备：
将100kg大麦粉碎，加200kg发酵上清液调浆后，加入液化酶、糖化酶酶解，制得300kg带渣糖化液；
将300kg带渣糖化液进行过滤，再用80kg发酵上清液洗涤滤渣，共得到滤液292kg，大麦蛋白湿渣88kg；
将287kg稀糖液经过加热蒸发浓缩获得122kg浓糖液，再加入5kg尿素和1kg磷酸氢二钾，完全溶解获得128kg营养液。
②、高密度酵母发酵液的制备
将营养液经85℃灭菌30min，降温至35℃备用；
将5kg稀糖液稀释至70L，经高温85℃灭菌30min后冷却至35℃，接入酵母菌种子液7L，通入足量的无菌空气进行培养；
培养过程中流加营养液，控制发酵条件为发酵温度：34～35℃；发酵pH：4.0～5.0；有氧发酵搅拌转速100～150r/min；通气比1:1～2v/v；溶解氧浓度为30～60％；
当发酵液溶氧逐渐升高至60％以上时停止补料，并停止培养即获得215kg酵母发酵液，检测酵母菌数为1.02×109cfu/ml。
③、高浓度酵母浆的制备
将215kg酵母发酵液离心分离，获得63kg高浓度酵母浆和152kg发酵上清液，发酵上清液回收后用于大麦粉再次调浆使用。
④、高含量酵母蛋白饲料的制备：
将88kg大麦蛋白湿渣干燥后，制得25kg大麦蛋白，再与63kg高浓度酵母浆混合后干燥制得57.3kg高酵母蛋白饲料。
一、实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的高酵母蛋白饲料中主要活性物质含量，见下表1。
表1、实施例1、实施例2、实施例3和实施例4制备的高酵母蛋白饲料产品中营养物质含量
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 水分/％ | 4.56 | 4.68 | 4.46 | 4.54 |
| 酵母干物/％ | 55.82 | 56.63 | 58.44 | 57.65 |
| 蛋白质/％ | 38.22 | 38.56 | 38.42 | 38.06 |
| 赖氨酸/％ | 2.64 | 2.58 | 2.61 | 2.65 |
| 蛋+胱氨酸/％ | 1.26 | 1.27 | 1.26 | 1.27 |
| 色氨酸/％ | 0.82 | 0.85 | 0.84 | 0.85 |
| 苏氨酸/％ | 1.86 | 1.84 | 1.84 | 1.83 |
| 低聚糖/％ | 1.06 | 1.12 | 1.13 | 1.08 |
二、实施例1制备的高酵母蛋白饲料的饲喂断奶仔猪效果。
为探讨实施例1制备的高酵母蛋白饲料对断奶仔猪的饲喂效果，选取28日龄杜长大三元杂交健康仔猪500头，按体重、胎次相近，性别各半的原则随机分成5组，每组10个重复，每个重复10头猪。对照组饲喂基础日粮，不添加高酵母蛋白饲料。试验组分别按5kg/吨、10kg/吨和15kg/吨添加高酵母蛋白饲料，配制出断奶仔猪料。各组饲料蛋白质和能量相近。仔猪23天断奶，试验期30天。试验结果如下：
表2、实施例1制备的高酵母蛋白饲料对断奶仔猪生产性能的影响
从表2可以看出，在基础日粮中添加5kg/吨、10kg/吨和15kg/吨高酵母蛋白饲料后，断奶仔猪的日增重分别比对照组提高4.83％、9.92％和13.16％，料肉比分别比对照组降低1.63％、4.92％和6.55％，采食量分别比对照组提高2.63％、3.95％和5.20％。结果表明：高酵母蛋白饲料能够明显提高断奶仔猪的生产性能。
Claims (10)
1.一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
①、大麦蛋白湿渣、稀糖液、浓糖液和营养液的制备：
将大麦粉碎、加水调浆、加入液化酶、糖化酶酶解，制得带渣糖化液，带渣糖化液经固液分离制得大麦蛋白湿渣和稀糖液；
将一部分稀糖液经过加热蒸发浓缩后制得浓糖液，剩余稀糖液留作发酵底糖使用；
将浓糖液中加入尿素和磷酸氢二钾，溶解后制得营养液，将营养液高温灭菌后降温备用；
②、高密度酵母发酵液的制备
将稀糖液加水稀释后经高温灭菌冷却后，接入酵母菌种子液，通入足量的无菌空气进行培养，培养过程中流加营养液，当发酵液溶氧逐渐升高至60％以上时停止流加营养液，并停止培养即获得酵母发酵液；
③、高浓度酵母浆的制备
将酵母发酵液，经离心分离，获得高浓度酵母浆和发酵上清液；
④、高含量酵母蛋白饲料的制备：
将高浓度酵母浆与大麦蛋白湿渣混合烘干后，制得高含量酵母蛋白饲料；
或将高浓度酵母浆和大麦蛋白湿渣分别烘干后混合制成高含量酵母蛋白饲料；
或将大麦蛋白湿渣烘干后再与高浓度酵母浆混合干燥制成高含量酵母蛋白饲料。
2.根据权利要求1所述的一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于：所述的酵母菌种子液为酿酒酵母CICC32280。
3.根据权利要求1所述的一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于，步骤①中浓糖液的干物浓度为30～60％；营养液中尿素、磷酸氢二钾与浓糖液的质量比为0.001～0.04：0.001～0.006：1。
4.根据权利要求3所述的一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于，步骤①中浓糖液的干物浓度为40～50％；营养液中尿素、磷酸氢二钾与浓糖液的质量比为0.01～0.04：0.003～0.006：1。
5.根据权利要求1所述的一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于，步骤①中营养液高温灭菌后降温条件如下：高温80～100℃灭菌15～30min，降温至30～40℃。
6.根据权利要求1所述的一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于，步骤②中高密度酵母发酵液的具体生产条件如下：
将稀糖液稀释至浓度为0.01～5％；酵母菌种子液的接种质量比为0.2～20％；
营养液的灭菌和降温条件为：高温80～120℃灭菌1～30min，降温至20～40℃；
制备酵母发酵液时：发酵温度：20～40℃；发酵pH：4.0～6.0；有氧发酵搅拌转速20～1000r/min；通气比1:0.5～3v/v；溶解氧浓度为10～100％；发酵周期：12～96h，酵母发酵终点菌数为0.5～1.0×109cfu/ml。
7.根据权利要求6所述的一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于，步骤②中高密度酵母发酵液的具体生产条件如下：
将稀糖液稀释至浓度为0.5～2％；酵母菌种子液的接种质量比为5～10％；
营养液的灭菌和降温条件为：高温80～90℃灭菌20～30min，降温至30～35℃；
制备酵母发酵液时：发酵温度：30～35℃；发酵pH：4.0～5.0；有氧发酵搅拌转速100～150r/min；通气比1:1～2v/v；溶解氧浓度为30～60％；发酵周期：72～80h，酵母发酵终点菌数为0.8～1.0×109cfu/ml。
8.根据权利要求1所述的一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于，步骤④中高含量酵母蛋白饲料的制备条件如下：
高浓度酵母浆和大麦蛋白湿渣的质量比为100：50～100。
9.根据权利要求8所述的一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于，步骤④中高含量酵母蛋白饲料的制备条件如下：
高浓度酵母浆和大麦蛋白湿渣的质量比为100：65～70。
10.根据权利要求1所述的一种高含量酵母蛋白饲料的清洁生产方法，其特征在于，步骤①中一部分稀糖液占稀糖液的质量百分数为95～99％。
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